ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппаратура из "Физико-химические методы анализа Издание 4" Абсолютная чувствительность спектрального анализа, т. е. наименьшее обнаруживаемое количество вещества, составляет миллионные доли грамма. Относительная чувствительность метода, т. е. наименьшая обнаруживаемая концентрация элемента в процентах без обогащения пробы равна 10 —10 % путем специальной предварительной подготовки пробы в целях ее обогащения относительную чувствительность анализа можно значительно увеличить. [c.172] По точности спектральный анализ при малых содержаниях определяемого вещества превосходит классический химический ана-. ЛИЗ. По скорости он, как правило, превосходит многие другие методы анализа, и его относят к разряду экспрессных методов. К числу наиболее типичных применений спектрального анализа следует отнести экспрессный анализ сплавов в целях их сортировки экспрессный анализ сплавов и шлаков для контроля металлургических процессов маркировочный анализ на металлургических предприятиях анализ почвы, руд и минералов быстрый анализ производственных растворов, биологических жидкостей, определение примесей в чистых материалах локальный анализ—для установления закона распределения отдельных составляющих исследуемых сплавов или для определения состава посторонних включений в различных материалах. [c.172] Для указанных целей спектральный анализ применяют очень широко. На многих предприятиях он вытеснил почти полностью химический анализ. [c.172] Для анализа газовых смесей пробу отбирают в специальные разрядные трубки. В газе создают электрический разряд. При этом возникают условия, благоприятные для возбуждения атомов определяемых элементов достаточно высокие концентрация и температура электронов. Для анализа твердых, жидких, порошкообразных материалов пробу вносят в такой источник света, в котором ее можно испарить, а атомы и молекулы парообразного вещества возбудить к свечению для этого применяют электрическую дугу, искру или другой подходящий электрический разряд или горячие пламена. В пламя жидкую пробу впрыскивают в виде аэрозоля, а порошок вдувают или же вносят в виде прессованных таблеток. В электрический разряд пробу вводят обычно одним из следующих способов включают ее в качестве электрода, наносят на поверхность электрода, вносят ее в углубление электрода из другого материала или же вводят непосредственно в зону разряда. Проба испаряется непосредственно с электродов или же в самом разряде. Атомы и молекулы, поступившие в меж-электродное пространство, возбуждаются к свечению в зоне разряда. [c.173] Поток света от источника 1 (рис. 103) направляют в спектральный прибор 2, разлагающий его в спектр, который изучают либо визуально (рис. 103, о), наблюдая его через окуляр 5, либо фотографируют его на фотопластинку 4 (рис. 103, б) или же регистрируют аналитические линии при помощи фотоэлементов (или фотоэлектронных умножителей) 5. [c.173] Для разложения в спектр применяют призменные спектральные приборы, приборы с дифракционными решетками, а при фотоэлектрической регистрации иногда и монохроматические светофильтры. [c.173] В электрической цепи, в которую включен фотоэлемент (или фотоумножитель), возникает ток, пропорциональный интенсивности изучаемой линии. Этот ток измеряют в простейших случаях гальванометрами 7 (рис. 103, в) или другими чувствительными приборами, а для анализа ряда объектов применяют сложную эл К-тронную измерительную аппаратуру. [c.173] На фотографической пластинке спектральные линии изучаемой области спектра создают почернения, зависящие от интенсивности этих линий. Для оценки интенсивностей линий необходимо сначала проявить пластинку, а затем измерить почернения линий. При точных количественных анализах эти почернения большей частью измеряют, пользуясь микрофотометрами (рис. 103, б). [c.173] Концентрацию элемента определяют по соотношению интенсивности его линий в спектрах проб и эталонов. Эталонами служат образцы исследуемого материала с известным содержанием определяемого элемента. Сравниваемые спектры возбуждают и регистрируют в одинаковых условиях. [c.174] Обычно для анализа по поглощению спектральных линий пробу испаряют, подавая ее в виде раствора в низкотемпературное пламя специальной горелки 8 (рис. 103, г). В пламени капли раствора испаряются, и его молекулы полностью или частично диссоциируют. Большая часть свободных атомов находится в нормальном (невозбужденном) состоянии и способна поглощать свою резонансную линию. На пламя посылают пучок света от подходящего источника /, в спектре которого содержится нужная резонансная линия. Наиболее пригоден для абсорбционного анализа так называемый разряд в полом катоде . При прохождении света через пламя горелки 8 световой поток от исследуемой спектральной линии уменьшается. За пламенем устанавливают монохроматор 2, который из общего излучения, прошедшего через пламя, выделяет только исследуемую линию. [c.175] Поток света от этой линии направляют на катод фотоэлемента 5 (или фотоумножителя) и фототеки измеряют прибором 7. Концентрацию элемента определяют сравнением ослабления его резонансной линии (или другой сильно поглощающейся линии) при прохождении света через пары анализируемого вещества с ослаблением той же линии при прохождении через пары эталонных образцов. [c.175] Для спектрального анализа необходима следующая аппаратура генераторы для возбуждения электрических разрядов (искры, дуги и др.), горелки, подключаемые к источнику горючей смеси, штативы с держателями для крепления электродов), спектральные приборы с визуальной, фотографической или фотоэлектрической регистрацией и аппаратура для исследования спектрограмм. [c.175] Источник света, соответствующие генераторы, спектральные приборы, способ регистрации спектра выбирают в зависимости от требуемой точности, чувствительности и быстроты анализа с учетом физико-химических свойств пробы и определяемых элементов, а также с учетом имеющегося количества пробы. [c.175] Помимо основной аппаратуры, применяют ряд приспособлений для подготовки проб к анализу, а также приборы, облегчающие проведение анализа и обработку его результатов. Известно значительное число специализированных установок для спектрального анализа, приспособленных к анализу определенных объектов и к решению довольно узкого круга задач. К их числу относятся стилоскопы, стилометры, квантометры, пламенные фотометры. [c.175] Горелки для спектрального анализа а — схема кварцевой и металлической горелки для получения газокислородного пламени /—трубка для подачи раствора 2—трубка для подачи сжатого кислорода 3—трубка для подачи горючего газа 4—трубка для охлаждающей воды б — схема стеклянной горелки с распылителем для получения воздушно-ацетиленового пламе-нн /—стаканчик с анализируемым раствором 2—трубка для подачи джатого воздуха 3—распылитель 4-камера 5—сток избыточного раствора 6—трубка для подачи горючего газа 7—горелка. [c.176] Конструкция применяемых горелок зависит от используемой горючей смеси. Наиболее распространены горелки двух типов. Для получения газо-кислородного пламени служат горелки, в которых газы смешиваются лишь по выходе из них (рис. 104, а). [c.176] Для получения воздушно-ацетиленового или воздушно-этако-вого и других относительно холодных пламен служат горелки с предварительным смешением газов (рис. 104, б). Пробу—раствор подают в пламя вместе с кислородом или воздухом. Способ подачи пробы понятен из рис. 104, 6. [c.177] Частота колебаний тока в каждом цуге зависит от величины емкости конденсатора 4 (см. рис. 105) и индуктивности катушки 3, а продолжительность цуга—от характеристик колебательного контура и напряжения на электродах. [c.179] Конденсатор 4 накопленную им значительную энергию расходует за очень короткое время, так как после каждого пробоя в искровом промежутке 1 возникает ток большой мощности и большой плотности. Ток протекает по тонкому каналу ионизированного газа, соединяющему электроды. Плотность тока в искре достигает десятков тысяч ампер на 1 сл . Поэтому температуры газа и электронов оказываются равными десяткам тысяч градусов. При протекании импульсов тока с участков поверхности электродов, на которые опирается канал ионизированного газа, взрывоподобно вырываются струи горячего пара— факелы, которые затем дополнительно подогреваются в канале. В спектре конденсированной искры наблюдаются линии атомов атмосферы (излучение канала) и линии спектра материала электродов (излучение факелов). [c.179] В факелах и канале происходит значительная ионизация и в спектре искры наблюдаются не только линии атомов, но и линии ионов. [c.179] Вернуться к основной статье